多信道數字選頻技術的製作方法

2023-10-06 07:19:19

專利名稱：多信道數字選頻技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於通信領域，具體涉及移動通信領域中數字直放站多信道數字選頻 技術。
背景技術：
移動通信的快速發展、移動用戶的高速增長以及單用戶話務量的提高，給運 營商帶來了一個刻不容緩的增容的問題。運營商則通過提高頻譜利用率，在現有網 絡上增大容量來解決以上問題。
直放站屬於同頻放大設備，是在無線通信傳輸過程中起到對信號增強的一種 無線電發射中轉設備，其基本功能就是一個射頻信號功率增強器。直放站在下行鏈 路中，由施主天線從現有的覆蓋區域中獲取信號，通過濾波器對帶通外的信號進行 隔離，將濾波後的信號經功率放大器放大後再次發射到待覆蓋區域。在上行連結中， 覆蓋區域內的移動臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理後發射到 相應基站，從而完成手機信號與基站的傳遞任務。
直放站選頻技術，是對直放站工作頻段內的基站信號進行選頻放大，對其它 無關的信號頻率則濾除抑制，增強上下行信號場強，從而有效地擴展通信範圍和填 補移動通信覆蓋盲區，提高通信質量，使移動通信系統在選擇扇區、載頻中起到調
配業務的作用。目前常用的有4、 6、 8、 12、 16信道的選頻。
傳統的直放站選頻技術，通常使用模擬的選頻技術。選頻完全採用模擬器件 設計，每個信道使用獨立的中頻通道，用中頻聲表濾波器完成選頻。模擬器件體積 大、成本高，使得直放站的機箱體積變大，成本增高，功耗增加。隨著信道數的增 多，直放站的數量成倍數增加，機房面積急劇增加，同時大大地增加了機器維護的 難度。
參看圖1，傳統的模擬單信道選頻工作原理為模擬信號經輸入處理單元處理 後，送到上變頻器變頻，通過濾波器SAW完成選頻後送到下變頻器變頻，經輸出
處理單元處理後輸出模擬信號。信道的所有功能的實現均在主時鐘單元PLL的控 制下完成。

發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的任務是提供一種多信道數字選頻技 術，它解決了傳統的模擬多信道選頻產品體積大、成本高，機房面積急劇增加，加 大了機器維護難度，以及功耗等隨著信道數的增加而成倍增加等問題。
本發明的技術解決方案如下
一種多信道數字選頻技術，它包括雙工器、低噪聲放大器和功率放大器，它 還包括輸入處理單元、輸出處理單元、模數轉換單元、數模轉換單元、主時鐘單元、 數字中頻處理單元、接口單元、模塊主控單元和電源器處理單元，它們通過線路連 接；
所述輸入處理單元、輸出處理單元、模數轉換單元、數模轉換單元、主時鐘 單元、數字中頻處理單元組成數字頻率選擇模塊；
輸入信號經過輸入處理單元處理後，進入現場可編程門陣列FPGA的模數轉 換單元將模擬信號轉換成數位訊號，現場可編程門陣列FPGA對轉換後的數字信 號進行數據運算處理，完成對各信道的數字選擇、數字濾波，獲得各信道的數據； 數字選頻濾波器對這些數據進行濾波和選擇，將獲得的各信道的數位訊號經數模轉 換單元，將數位訊號變成模擬信號，經輸出處理單元處理後輸出；各信道的功能實 現均在主時鐘單元和模塊主控單元的控制下完成。
本發明的多信道數字選頻技術使用最新的軟體、無線電技術及器件，實現所 需的多信道選頻功能。中頻的信道濾波用軟體來實現，信道數的增加不會帶來器件 成本的成倍增加。軟體的應用，使產品成倍地減小體積、功耗，保證了產品的一致 性和可靠性，為整機帶來了多方面的好處。同時可以滿足通信系統對產品多選帶、 可調帶寬選帶、多選頻移頻、各信道話務統計、數字光纖拉遠、載波池等多種功能 的需求。
本發明的數字選頻提供了模擬選頻無法提供的功能，使新型的數字直放站與 傳統直放站相比，具有更好的應用效果，拓展了直放站產品的應用空間，可大量應 用於移動通信基站等領域。
本發明的多信道數字選頻技術具有以下三大功能
1、 過功率保護功能。
多信道數字選頻技術能夠保證數字直放站工作在正常的輸出功率範圍之內， 不會產生過功率輸出現象，避免了輸出各類雜散信號對系統造成的幹擾。模擬直放 站的ALC功能反應速度慢，無法對個別時隙的過功率及時反映，也就起不到過功 率保護作用。
2、 上行噪聲抑制功能。
保證直放站的上行鏈路在話務時隙空閒時無噪聲功率的發射，也就避免了抬 高基站上行接收機的底噪聲電平，這一點在多臺直放站並聯使用時尤其重要。傳統 直放站在多臺直放站同時使用時，底噪聲電平是疊加的，這限制了在同一小區下直 放站的使用數量。使用多臺數字直放站時，小區內被分配的上行話務時隙只會有一 臺直放站覆蓋區內的用戶使用。也就是說，只有一臺直放站在這個時隙對基站有功 率發射，其它直放站的上行鏈路都是關閉的。這會極大地改善上行鏈路的接收效果， 使同一小區內同時使用更多數量的直放站成為可能。
3、 可提供上行鏈路的話務統計功能。
使客戶可方便地統計單臺直放站每個載波所吸收的話務量，這樣既可方便地 掌握站點的使用效果，也可對設備投資進行定量的評估，還可在必要的時候對載波 分配進行調度。


圖1是傳統的模擬單信道選頻工作原理圖。
圖2是本發明的一種多信道數字選頻技術的工作原理圖。
圖3是按本發明的數字選頻技術使用16信道數字選頻的工作原理圖。
圖4是本發明的一種多信道數字選頻技術的應用示意圖。
具體實施例方式
參看圖2至圖4，本發明是一種多信道數字選頻技術，它包括第一雙工器C1、 低噪聲放大器LNA、功率放大器PA、輸入處理單元SI、輸出處理單元SO、模數 轉換單元A/D、數模轉換單元D/A、主時鐘單元PLL、數字中頻處理單元DMFP、
接口單元IO、模塊主控單元MCU和電源器處理單元PO，它們通過線路連接。
其中，輸入處理單元SI、輸出處理單元SO、模數轉換單元A/D、數模轉換單 元D/A、主時鐘單元PLL、數字中頻處理單元DMFP組成數字頻率選擇模塊DFSM。
數字中頻處理單元DMFP是產品的核心部分，可根據實際需要的技術指標要 求進行設計。所有的信道選擇、濾波功能等都在一片現場可編程門陣列FPGA內， 通過編寫軟體來實現，這是模擬方案不可能實現的。
輸入處理單元SI、輸出處理單元SO實現對輸入、輸出信號的處理和放大、 模擬上下變頻、抗混疊濾波、鏡像濾波等功能。
模數轉換單元A/D和數模轉換單元D/A完成模數及數模的轉換，使用了目前 最新的轉換器件，無寄生動態範圍SFDR、信噪比SNR、採樣帶寬等，完全能滿足 選頻器產品的設計要求。
主時鐘單元PLL提供模擬部分所需要的射頻RF本振信號，同時為A/D、D/A、 FPGA提供工作時鐘。
模塊主控單元MCU及接口單元10對各部分進行控制，並提供與上一級控制 單元的通訊接口，例如設計了 RS485、 RS232、 IIC等接口，用戶可根據實際需要 進行多項選擇。
結合參看圖2，輸入信號經過輸入處理單元SI處理後，進入現場可編程門陣 列FPGA的模數轉換單元A/D將模擬信號轉換成數位訊號，現場可編程門陣列 FPGA對轉換後的數位訊號進行數據運算處理，完成對各信道的數字選擇、數字濾 波，獲得各信道的數據。數字選頻濾波器對這些數據進行濾波和選擇，將獲得的各 信道的數位訊號經數模轉換單元D/A，將數位訊號變成模擬信號，經輸出處理單元 SO處理後輸出。各信道的功能實現均在主時鐘單元PLL和模塊主控單元MCU的 控制下完成。
結合參看圖3，按本發明的數字選頻技術開發了數字選頻直放站(16選頻)， 共使用二個16信道數字選頻模塊，實現上下行16信道的數字選擇。具體操作通過 RS232/RS485對模塊進行頻率配置，從而達到2 16選頻的自由使用。
結合參看圖4，本發明的數字選頻技術中的雙工器為第一雙工器C1和第二雙 工器C2，第一雙工器C1接低噪聲放大器LNA，低噪聲放大器LNA另一端接輸入 處理單元SI，輸入處理單元SI接另一端接模數轉換單元A/D，模數轉換單元A/D另一端接數字中頻處理單元DMFP，數字中頻處理單元DMFP另一端接數模轉換 單元D/A,數模轉換單元D/A另一端接輸出處理單元SO，輸出處理單元SO另一 端接功率放大器PA，功率放大器PA另一端接第二雙工器C2，主時鐘單元PLL分 別接輸入處理單元SI、模數轉換單元A/D、數字中頻處理單元DMFP、數模轉換 單元D/A、輸出處理單元SO。接口單元IO接模塊主控單元MCU，電源器處理單 元PO —端接模塊主控單元MCU，電源器處理單元PO另一端接數字頻率選擇模 塊DFSM,模塊主控單元MCU接數字頻率選擇模塊DFSM。
採用本發明的多信道數字選頻技術開發的產品，提供了與模擬選頻器類似的 選頻濾波功能，在產品一致性及抑制指標等方面更有優勢。
本發明的模塊設計了過功率保護功能，當輸入功率超過保護門限時，各信道 會自動關閉，保證模塊不會產生非正常輸出，同時對整機的末級功放也提供了及時 保護，而且與模擬ALC功能相比，反應更加迅速、及時。
本發明的數字選頻技術具有噪聲抑制功能。傳統的模擬直放站在使用時，不 論是否有信號輸入，各級放大器都在工作，會產生不必要的噪聲輸出，尤其是上行 鏈路，當多個直放站同時使用時會導致基站的上行底噪聲被抬高，這也限制了直放 站的使用。本發明的技術在數字選頻器內設計了輸入功率檢測功能，只有輸入功率 超過輸入打開門限時，相應的信道才會打幵。由於數字處理方式的反應速度快速， 因此可以實現分時隙、分信道的噪聲控制。而在模擬直放站中，這樣的功能是很難 實現的。
本發明的數字選頻技術還具有話務統計功能(選配功能)。通過統計上行各信 道的佔用時間，可以對直放站覆蓋區多信道數字選頻器產品內產生的話務量進行統 計，從而可以在網管系統上實現信道調度，保證話務資源的充分利用。
當然，本技術領域內的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明 本發明，而並非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對上述實 施例的變換、變型都將落在本發明權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種多信道數字選頻技術，它包括雙工器、低噪聲放大器和功率放大器，其特徵在於，它還包括輸入處理單元、輸出處理單元、模數轉換單元、數模轉換單元、主時鐘單元、數字中頻處理單元、接口單元、模塊主控單元和電源器處理單元，它們通過線路連接；所述輸入處理單元、輸出處理單元、模數轉換單元、數模轉換單元、主時鐘單元、數字中頻處理單元組成數字頻率選擇模塊；輸入信號經過輸入處理單元處理後，進入現場可編程門陣列FPGA的模數轉換單元將模擬信號轉換成數位訊號，現場可編程門陣列FPGA對轉換後的數位訊號進行數據運算處理，完成對各信道的數字選擇、數字濾波，獲得各信道的數據；數字選頻濾波器對這些數據進行濾波和選擇，將獲得的各信道的數位訊號經數模轉換單元，將數位訊號變成模擬信號，經輸出處理單元處理後輸出；各信道的功能實現均在主時鐘單元和模塊主控單元的控制下完成。
2. 根據權利要求1所述的多信道數字選頻技術，其特徵在於，所述雙工器為 第一雙工器和第二雙工器，第一雙工器接低噪聲放大器，低噪聲放大器另一端接輸 入處理單元，輸入處理單元接另一端接模數轉換單元，模數轉換單元另一端接數字 中頻處理單元，數字中頻處理單元另一端接數模轉換單元，數模轉換單元另一端接 輸出處理單元，輸出處理單元另一端接功率放大器，功率放大器另一端接第二雙工 器，主時鐘單元分別接輸入處理單元、模數轉換單元、數字中頻處理單元、數模轉 換單元、輸出處理單元；接口單元接模塊主控單元，電源器處理單元一端接模塊主 控單元，電源器處理單元另一端接數字頻率選擇模塊，模塊主控單元接數字頻率選 擇模塊。
全文摘要
本發明涉及一種多信道數字選頻技術，輸入/輸出處理單元、模數/數模轉換單元、主時鐘單元、數字中頻處理單元組成數字頻率選擇模塊。輸入信號經過輸入處理單元處理後，進入現場可編程門陣列FPGA的模數轉換單元將模擬信號轉換成數位訊號，FPGA對轉換後的數位訊號進行數據運算處理，完成對各信道的數字選擇、數字濾波，獲得各信道的數據。數字選頻濾波器對這些數據進行濾波和選擇，將獲得的各信道的數位訊號轉換成模擬信號，經輸出處理單元處理後輸出。各信道的功能實現均在主時鐘單元和模塊主控單元的控制下完成。本發明具有過功率保護功能，上行噪聲抑制功能，以及可提供上行鏈路的話務統計功能，可大量應用於移動通信基站等領域。
文檔編號H04B7/155GK101350661SQ200810042498
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月4日 優先權日2008年9月4日
發明者蘭建夥, 娟 曹, 董雪松, 陳振雲, 陳玉增 申請人:上海東洲羅頓通信技術有限公司